プレミアリーグを得点時間帯ごとにクラスタリングする

概要

スポーツの結果予想のために、最近、少しずつ機械学習に取り組んでいる。

今日は、機械学習 k-means（k平均法）を用いたクラスタリングを試してみる。

素材は、サッカーの時間帯別の得点率で、これを使いチームをクラスタリングする。

テスト用に作成した素材はLive scores, results, fixtures, tables, statistics and news - Soccerwayから、取得して、加工した。

gist.github.com

これは、総得点のうち、15分刻みの特定の時間帯に得点する割合を示している。

実装

K-meansでクラスタリングする最適なクラスタ数の決定方法には、X-meansという方法もあるが、

時間がかかりそうだったので、適当に4に設定してみた。

#coding: utf-8
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.cluster import KMeans
import matplotlib.pyplot as plt

df = pd.read_csv('uk-soccer-goal-rate-per-time-20161205.csv')
array = np.array([
df['0to15'].tolist(),
df['15to30'].tolist(),
df['30to45'].tolist(),
df['45to60'].tolist(),
df['60to75'].tolist(),
df['75to90'].tolist(),
], np.float)

array = array.T
predict = KMeans(n_clusters=4).fit_predict(array)
df['cluster_id'] = predict

print(df.sort_values(["cluster_id"])[["cluster_id", "Team"]])

clusterinfo = pd.DataFrame()
for i in range(4):
  clusterinfo['cluster' + str(i)] = df[df['cluster_id'] == i].mean()
clusterinfo = clusterinfo.drop('cluster_id')
my_plot = clusterinfo.T.plot(kind='bar', stacked=True, title="Stacked bar by cluster")
plt.show()

このスクリプトを実行すると、クラスタのIDとチーム名が表示される。

python k-means.py
    cluster_id               Team
17           0         sunderland
2            1          liverpool
5            1  manchester_united
0            2            chelsea
16           2    west_ham_united
15           2       middlebrough
13           2            burnley
12           2     crystal_palace
11           2        southampton
9            2    afc_bournemauth
6            2      west_bromwich
3            2    manchester_city
1            2            arsenal
19           2       swansea_city
10           3            watford
8            3         stoke_city
7            3            everton
14           3     leicester_city
4            3          tottenham
18           3          hull_city

また、グラフも表示され、こんな感じになった。

前半、後半に強いチームがあるのが分かるくらいで、実際の成績ともそこまで、相関はなさそう。 本当なら、試合結果を予測するのに使えるデータがほしいが、まだ、難しそうだ。

# 参考

scikit-learn でクラスタ分析 (K-means 法) – Python でデータサイエンス